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工业机器人技术 机器人手部结构

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机器人手部结构

机器人手部结构
空, 吸取物料。放料时, 管路接通大气, 失去真空, 物体放下。 为避免在取、 放料时产生撞击, 有的还在支承杆上配有弹簧
缓冲。为了更好地适应物体吸附面的倾斜状况,有的在橡胶吸
盘背面设计有球铰链。真空吸附取料手有时还用于微小无法抓 取的零件, 如图1.2.11所示。
图 1.2.10 真空吸附取料手
•
1.2.3.机器人手部的分类 • 由于被握工件的形状、尺寸、 重量、 材质 及表面状态等不同,因此机器人取料手是多 种多样的, 大致可分为以下几类: • (1) 夹钳式取料手； • (2) 吸附式取料手； • (3) 仿生多指灵巧手； • (4)其它手。
1.2.3.1 夹钳式取料手 • 夹钳式手部与人手相似, 是工业机器人广为 应用的一种手部形式。 它一般由手指(手爪) 和驱动机构、 传动机构及连接与支承元件 组成, 如图1.2.1所示, 能通过手爪的开闭动 作实现对物体的夹持。
用时, 往往采用如图1.2.15(b)所示的盘式电磁铁, 衔铁是固
定的, 衔铁内用隔磁材料将磁力线切断, 当衔铁接触磁铁物体 零件时, 零件被磁化形成磁力线回路,并受到电磁吸力而被吸
住。
图 1.2.15 电磁铁工作原理
图1.2.16所示为盘状磁吸附取料手的结构图。铁心1和磁盘
3之间用黄铜焊料焊接并构成隔磁环2,既焊为一体又将铁心和磁 盘分隔, 这样使铁心1成为内磁极, 磁盘3成为外磁极。其磁路
如图1.2.2所示的三种V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。 如图1.2.3所示的平面指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两 个平行平面), 板形或细小棒料。 另外，尖指和薄、长指一般用于夹持小型或柔性工件。 其中, 薄指一般用
于夹持位于狭窄工作场地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰; 长指一

任务二机器人的手腕结构

任务二机器人的手腕结构
工业机器人的机械结构
手部（末端操作器） 工业机器人的 机械结构 手腕 手臂 机身 确定手部作业方向
工业机器人的手腕
课程目标
掌握机器人的手腕结构组成 掌握机器人的手腕工作原理 掌握机器人手腕的作用
工业机器人的手腕
机器人的手腕是连接手部与手臂的部件，它的主要作用是支承手 部，因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂动作的要 求。 一、手腕的分类
工业机器人的手腕
工业机器人按自由度数目
二自由度手腕 三自由度手腕
按驱动方式
直接驱动手腕
远距离传动手腕
工业机器人的手腕
二、手腕的典型结构 确定手部作业方向一般需要3个自由度 （1）臂转 绕小臂轴线方向的旋转。
（2）手转 使手部绕自身的轴线方向旋转。
（3）腕摆 使手部相对于臂进行摆动。
柔顺性概念
柔顺装配技术有两种：一种是从检测、控制的角度，采取各种不同的 搜索方法，实现边校正边装配。另一种是从机械结构的角度在手腕部配置 一个柔顺环节，以满足柔顺装配的要求。

机器人的手部机构

机器人的手部机构
手指拖持工件时，销子４在弹簧力作用下插 入齿条缺口，保持手指的钩拖状态并可使手 臂携带工件离开原始位置。
在完成钩拖任务后，由电磁铁将销子向外拔 出，手指又呈自由状态，可继续下个工作循 环程序。
(2)有驱动装置
工作原理：
依靠机构内力来平衡工件重力而保 持拖持状态。驱动液压缸５以较小 的力驱动杠杆手指６和７回转，使 手指闭合至拖特工件的位置。
（2) 工具
工具是进行某种作业的专用工具，如喷漆枪、焊具等
2.按手部的抓握原理分 可分为机械手抓（夹持手部）、磁力吸盘和真空吸盘
3.按手指或吸盘数目分
三指手爪 柔性手指手爪
4.按手部的智能化分
(1)普通式手爪。这类手爪不具备传感器。 (2)智能化手爪。这类手爪具备一种或多种传感器，如力传 感器、触觉传感器及滑觉传感器等。
2）传动机构
传动机构：它是向手指传递运动和动力，以实现夹 紧和松开动作的机构。
①回转型传动机构 夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一 队（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构， 来改变传力比、传动比及运动方向等。
斜楔杠杆式
滑槽式杠杆回转型
1）手指
①指端的形状
V型指 尖指
平面指 特形指
②指面型式
根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、 表面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿 型指面和柔选用一般碳素钢和合金结构钢。为使 手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金；高温作业的手指，可选用耐热 钢；在腐蚀性气体环境下工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可 选用耐腐蚀的玻璃钢或聚四氟乙烯。
第三章 机器人的机械结构系统
3.4 机器人的手部机构
1 夹钳式手部

机器手爪结构.

机器手爪结构.

(1)夹钳式
传动机构：它是向手指传递运动和动力，以实现夹 紧和松开动作的机构。 １）回转型传动机构
夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一 队（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构， 来改变传力比、传动比及运动方向等。
(1)夹钳式
回 转 型 传 动 机 构
(1)夹钳式
２）平移型传动机构 平移型夹钳式手部是通过手指的指面作直线往复运动或 平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平 行平面的工件（如箱体等）。其结构较复杂，不如回转 型应用广泛。平移型传动机构据其结构，大致可分平面 平行移动机构和直线往复移动机构两种类型。
(1)夹钳式
平 移 型 传 动 机 构
(1)夹钳式 驱动装置：它是向传动机构提供动力的 装置。按驱动方式不同有液压、气动、 电动和机械驱动之分。 支架：使手部与机器人的腕或是不靠夹紧力来夹持工件，而是 利用手指对工件钩、拖、捧等动作来拖持工件。 应用钩拖方式可降低驱动力的要求，简化手部 结构，甚至可以省略手部驱动装置。它适用于 在水平面内和垂直面内作低速移动的搬运工作， 尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质量较轻 且易变形的工件更为有利。
３.仿人机器人的手部
（１）柔性手
（２）多指灵活手
(2)钩拖式手部
有驱动装置
工作原理：依靠机构内力 来平衡工件重力而保持拖 持状态。驱动液压缸５以 较小的力驱动杠杆手指６ 和７回转，使手指闭合至 拖特工件的位置。手指与 工件的接触点均在其回转 支点O1、O2的外侧，因此 在手指拖持工件后，工件 本身的重量不会使手指自 行松脱。
(2)钩拖式手部
弹簧式手部靠弹 簧力的作用将工件夹 紧，手部不需要专用 的驱动装置，结构简 单。它的使用特点是 工件进入手指和从手 指中取下工件都是强 制进行的。由于弹簧 力有限，故只适用于 夹持轻小工件。

机器人手部结构详解

机器人手部结构详解
手部可能还有一些电、气、液的接口： 由于手部的驱动方式不同造成。对这 些部件的接口一定要求具有互换性。
A
4
2．手部是末端操作器：
可以具有手指，也可以不具有手指； 可以有手爪，也可以是专用工具。
A
5
末端操作器图例（1）：
每个手指有三个或 四个关节。技术关 键是手指之间的协 调控制。
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6
末端操作器图例（2）：
电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：
夹持工件：
线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启 动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生 磁场）→吸附工件
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
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2．电磁吸盘(2)：
适用范围：
适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于 由有色金属和非金属材料制成的工件。
A
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三、手部的构成
主要有手指、驱动机构和传动机构组成。
A
11
四、手部的分类
A
12
1．按用途分：
手爪：具有一定的通用性。主要功能是：抓住 工件、握持工件、释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，
工件必须有可靠的定位，保持工件和手爪之间的准 确的相对位置关系，以保持机器人后续作业的准确 性。 握住：确保工件在搬运过程中或零件装配过程中定 义了的位置和姿态的准确性。 释放：在指定位置结束手部和工件之间的约束关系。
可用来吸附鸡蛋、 锥颈瓶等物件。 扩大了真空吸盘 在机器人上的应 用。
A
34
6．喷气式吸盘：
工作原理：
压缩空气进入喷嘴后，利用伯努利效应，当压缩 空气刚进入时，由于喷嘴口逐渐缩小，致使气流 速度逐渐增加。当管路截面收缩到最小处时，气 流速度达到临界速度，然后喷嘴管路的截面逐渐 增加，使与橡胶皮碗相连的吸气口处，造成很高 的气流速度而形成负压。

机器人手部结构与应用实例

机器人手部结构与应用实例
机器人手部结构 和应用实例
机器人手部结构和应用实例
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
机器人手部结构和应用实例
一、手部的特点
机器人手部结构和应用实例
1．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： ，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。
2．电磁吸盘(1)：
电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：
夹持工件：
线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启 动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生 磁场）→吸附工件
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
机器人手部结构和应用实例
2．电磁吸盘(2)：
机器人手部结构和应用实例
末端操作器图例（2）：
机器人手部结构和应用实例
3．手部是一个独立的部件：
工业机器人通常分为三个大的部件： 机身、手臂（含手腕）、手部。手部 对整个机器人完成任务的好坏起着关 键的作用，它直接关系着夹持工件时 的定位精度、夹持力的大小等。
机器人手部结构和应用实例
4．手部的通用性比较差：
手部可能还有一些电、气、液的接口： 由于手部的驱动方式不同造成。对这 些部件的接口一定要求具有互换性。
机器人手部结构和应用实例
2．手部是末端操作器：
可以具有手指，也可以不具有手指； 可以有手爪，也可以是专用工具。
机器人手部结构和应用实例
末端操作器图例（1）：
每个手指有三个或 四个关节。技术关 键是手指之间的协 调控制。
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。

机器人手部结构详解

机器人手部结构详解


吸盘式：


负压吸盘：真空式、喷气式、挤气式。 磁力吸盘：永磁吸盘、电磁吸盘。
五、典型结构
1．机械式手爪结构：

气动驱动手爪：

气缸驱动活塞平移→齿条移动→扇形齿轮摆 动→连杆机构摆动→手爪平动

其它四种机械式手爪机构：
气动手爪图例：
问题：
1、分析手部的运动。 2、手部作的是什么类型运动？
机械手爪图例：
2．设有检测开关的手爪装置：

工作原理：
手爪装有限位开 关5和7。在指爪 4沿垂直方向接 近工件6的过程 中，限位开关检 测手爪与工件的 相对位置。当工 件接触限位开关 时发信号，汽缸 通过连杆3驱动 指爪夹紧工件。
4．上料吸盘（1）：
4．上料吸盘（2）：
4．手部的通用性比较差：

工业机器人的手部通常是专用装置：一 种手爪往往只能抓住一种或几种在形状、 尺寸、重量等方面相近的工件；一种工 具只能执行一种作业任务。
二、手部的设计要求


具有足够的夹持力。 保证适当的夹持精度：

手指应能顺应被夹持工件的形状，应对被夹持工件形 成所要求的约束。 主要是根据作业对象的大小、形状、位置、姿态、重 量、硬度和表面质量等来综合考虑。 由于感知手爪和物体之间的接触状态、物体表面状况 和夹持力的大小等，以便根据实际工况进行调整等。
结构特点：
该吸盘具有一个 球关节，使吸盘 能倾斜自如，适 应工件表面倾角 的变化。
5．异形吸盘：

结构特点：
可用来吸附鸡蛋、 锥颈瓶等物件。 扩大了真空吸盘 在机器人上的应 用。
6．喷气式吸盘：

工作原理：

压缩空气进入喷嘴后，利用伯努利效应，当压缩 空气刚进入时，由于喷嘴口逐渐缩小，致使气流 速度逐渐增加。当管路截面收缩到最小处时，气 流速度达到临界速度，然后喷嘴管路的截面逐渐 增加，使与橡胶皮碗相连的吸气口处，造成很高 的气流速度而形成负压。 在工厂一般都有空压站，喷气式吸盘在工厂得到 广泛的应用。

工业机器人技术机器人手部结构

工业机器人技术机器人手部结构

工业机器人技术机器人手部结构随着工业自动化的发展，越来越多的企业开始采用工业机器人来完成各种工作任务。

而机器人手部结构是机器人的关键组成部分之一，它直接影响着机器人的灵活性、精确性和稳定性。

因此，研究和设计高性能机器人手部结构是非常重要的。

机器人手部结构主要包括机器人手臂、手指和手腕三个部分。

下面我将逐一介绍这三个部分的结构和功能。

首先是机器人手臂。

机器人手臂是机器人手部结构的基础，它连接着机器人的身体和手指，起到支撑和移动手指的作用。

机器人手臂通常由多个关节和连接件组成，可以在一定范围内进行自由运动。

根据机器人的需求和任务，手臂的长度和关节数可以有所不同。

同时，机器人手臂的材料也需要具备一定的刚性和韧性，以承受较大的载荷。

其次是机器人手指。

机器人手指是机器人手部结构的“手”，负责抓取、夹持和放置物体。

机器人手指一般由指节、指骨和指关节组成，通过关节的运动实现手指的伸缩、曲率和旋转。

为了保证机器人手指的精确性和稳定性，手指的设计需要考虑力触觉和位置控制等方面。

此外，机器人手指的表面覆盖材料也需要具备一定的抓握性能，以适应不同形状和材质的物体。

最后是机器人手腕。

机器人手腕起到连接机器人手臂和手指的作用，它能够使手指在多个平面上进行旋转和倾斜。

机器人手腕通常由多个旋转关节和连接件组成，通过关节的运动使机器人手指更加灵活。

为了增加机器人手腕的力矩和刚度，通常会采用外部传动装置来提高机器人手腕的精确性和控制能力。

在工业机器人的应用中，机器人手部结构的设计和研究涉及到多学科的知识，包括机械工程、电子工程和控制工程等。

目前，一些先进的机器人手部结构开始采用柔性和可变形材料，以适应更加复杂和多样化的工作环境。

同时，机器人手部结构的智能化和感知能力也成为了研究的热点。

总之，机器人手部结构是工业机器人的核心组成部分，它直接决定了机器人的灵活性、精确性和稳定性。

随着技术的不断进步，机器人手部结构将会变得更加复杂和智能化，为工业自动化带来更多的便利和效益。

(完整版)机器人机械手爪综述

(完整版)机器人机械手爪综述

机器人机械手爪综述目录一、夹钳式手部设计的基本要求 (3)二、典型机械爪结构 (4)1）回转型 (4)2）移动型 (5)三、夹钳式手部的计算与分析 (9)1）夹紧力的计算 (9)2）夹紧缸驱动力计算 (11)3）计算步骤 (12)4）手爪的夹持误差分析与计算 (12)四、常用气爪 (17)1）气动手指气缸具有如下特点： (17)2）气动手指气缸主要类型与型号 (18)工业机器人的手部(亦称机械爪或抓取机构)是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等的不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。

常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夹持和吸附两大类。

夹持类常见的主要有夹钳式，此外还有钩托式和弹簧式。

夹持类手部按其手指夹持工件时的运动方式，可分为手指回转型和手指平移型两种，如图1所示。

吸附类中，有气吸式和磁吸式。

a)回转型内撑式b)回转型外夹式c)平移型外夹式d)钩托式e)弹簧式f)气吸式g)磁吸式图1 机械爪类型夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件。

一般情况下，多采用两个手指，少数采用三指或多指。

驱动装置为传动机构提供动力，驱动源有液压、气动和电动等几种形式。

常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或松开。

平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动，适于夹持平板、方料。

在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。

但这种手指结构比较复杂、体积大，要求加工精度高。

回转型手指的张开闭合靠手指根部(以枢轴支点为中心)的回转运动来完成。

枢轴支点为一个的，称为单支点回转型；为两个的，称为双支点回转型。

这种手指结构简单，形状小巧，但夹持不同工件会产生夹持定位偏差。

a)单支点回转型b)双支点回转型C）平移型(平直指)图2 回转型和平移型手指一、夹钳式手部设计的基本要求1. 应具有适当的夹紧力和驱动力。

工业机器人的机械结构讲解

工业机器人的机械结构讲解
承载能力大； 但开闭范围不大； 可用于夹持大型工件；
1)平面平行移动机构
构件多； 传动效率低；
2)直线往复移动机构
斜楔式
杠杆式
2)直线往复移动机构
齿轮齿条式
螺旋式
其它结构形式的手部
勾托式手部 气吸式手部 磁吸式手部 挠性手部 弹簧式手部 类人式手部
勾托式手部
一般有两个，三个或多个，其结构形式和材料常取决 于被夹持工件的形状和特性。
1）23)指)指手端面形指形状的状材料
直接与工件接触，结构形式取决于工件形状。 •根一据般工碳件素形钢状和、合大金小结及构其钢被；夹持部位材质、软硬、 •表A为.光面使滑性手指质指面不经：同久夹，耐持指用已面，加有指工：面表可面镶，嵌防硬尖止质指受合：伤金小。；型或柔性 •B高.齿温形作指业面的：手指指面，刻可有选齿择纹耐，热夹钢持；工表件面粗糙的毛坯 •瓷或C持在.处柔半已腐平理性成加蚀V面，指品工形性指也面。 表指气：可：特面：体方选指形、圆环形用面指炽柱境、耐镶：热形下板腐衬形件工工形蚀橡状，件作工的胶不薄的件玻、规壁手和璃泡则件指细钢沫工和，薄作长小或、件脆可指场指棒聚石性镀地：：料四棉工铬的位炽氟等件或细于热乙物。进小狭的烯，行工窄工。夹搪件工件
•无自锁功能，精度问 题
圆柱销 铰销 手指
连杆杠杆式（回转型）
1、承载能力大； 2、开闭范围不大； 3、用于夹持大型工件； 4、机构活动环节较多，定心精 度不如斜楔式
齿条齿轮杠杆式（回转型）
平移型传动机构
手指做直线往复运动或平面移动来实现张 开与闭合；
用于夹持具有平行平面的工件，结构复杂， 不如回转型应用广泛；
利用永久磁铁或电磁铁通电后产生的磁吸力取料， 因此只能对铁磁物体起作用，另外，对某些不允许 有剩磁的零件要禁止使用，所以具有一定的局限性； 吸附头上常吸附磁性铁屑，会划伤对象物，吸不平；

机器人手部结构详解

机器人手部结构详解

2．手部是末端操作器： ．手部是末端操作器：
可以具有手指，也可以不具有手指； 可以有手爪，也可以是专用工具。
末端操作器图例（1）：
每个手指有三个或 四个关节。技术关 键是手指之间的协 调控制。
末端操作器图例（2）：
3．手部是一个独立的部件： ．手部是一个独立的部件：
工业机器人通常分为三个大的部件： 工业机器人通常分为三个大的部件 ： 机身、手臂（含手腕）、手部。手部 对整个机器人完成任务的好坏起着关 键的作用，它直接关系着夹持工件时 的定位精度、夹持力的大小等。
机器人手部结构
主讲 周兰
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
一、手部的特点
1．手部与手腕相连处可拆卸： ．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： 手部与手腕处有可拆卸的机械接口 ： 根据夹持对象的不同，手部结构会有 差异，通常一个机器人配有多个手部 装置或工具，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。 手部可能还有一些电、 液的接口： 手部可能还有一些电 、 气 、 液的接口 ： 由于手部的驱动方式不同造成。对这 些部件的接口一定要求具有互换性。
2．电磁吸盘(2)： ．电磁吸盘 ：
适用范围： 适用范围：
适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于 由有色金属和非金属材料制成的工件。 适合于被吸附工件上有剩磁也不影响其工 作性能的工件。 适合于定位精度要求不高的工件。 适合于常温状况下工作。铁磁材料高温下 的磁性会消失。
电磁吸盘图例:
3．真空式吸盘： ．真空式吸盘：
平移型图例：
此时手部是张开还是合拢？
该丝杆的螺纹具有什么特点？

简单描述机器人手部结构的基本形式

简单描述机器人手部结构的基本形式

一、机器人手部结构的基本形式在机器人技术领域，机器人手部结构是非常重要的组成部分，它直接影响着机器人在不同场景下的灵活性和功能性。

简单来说，机器人手部结构的基本形式包括指关节、腕关节和手掌等部分。

这些部分共同构成了机器人手部的基本结构，可以让机器人实现不同程度的灵活和复杂动作。

1. 指关节指关节是机器人手部结构中非常重要的一部分，它主要由指骨和关节组成。

机器人手部通常会有多个指关节，每个指关节通常都具有弯曲和伸直的功能。

这种设计可以让机器人手部更好地模拟人类手部的动作，具有更高的灵活性和精准度。

指关节的设计可以让机器人实现握取、抓取、放置等动作，从而更好地适应不同的操作场景。

2. 腕关节腕关节是连接机器人手部和机器人手臂的重要部分。

它可以让机器人手部在三维空间内进行自由度的转动和灵活的运动。

腕关节的设计可以让机器人手部更好地适应复杂的操作环境，实现更广泛的操作范围和更多样化的动作。

腕关节的设计也直接影响着机器人手部的力学性能和稳定性，是机器人手部结构中不可或缺的一部分。

3. 手掌手掌是机器人手部结构中的末端部分，它直接和外界环境进行接触和交互。

机器人手掌通常会设计成有感知和反馈功能的结构，可以实现对外界物体的感知和控制。

手掌的设计可以让机器人实现更精细和复杂的动作，如抓取物体、搬运物品等。

手掌的设计也是机器人手部结构中非常注重的部分，可以直接影响着机器人手部的抓取力和稳定性。

二、机器人手部结构的发展趋势随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人手部结构也在不断创新和改进。

未来，机器人手部结构的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 柔性化设计未来的机器人手部结构将更加注重柔性化设计，使得机器人手部可以更好地适应不同形状、大小和硬度的物体。

柔性化设计可以让机器人手部具有更好的适应性和灵活性，从而实现更多样化的操作和任务。

2. 多功能化应用未来的机器人手部结构将更加注重多功能化应用，使得机器人手部可以实现更多样化和复杂化的功能。

第三章3.4机器人手部结构

第三章3.4机器人手部结构

第三章机器人的机械结构系统3.4机器人手部结构【内容提要】本课主要学习工业机器人手部结构。

介绍机器人手部的特点、手部分类、夹持类手部、吸附式手部、仿人手机器人手部。

知识要点：✓机器人手部的特点✓机器人手部分类✓夹持手部✓吸附式手部✓仿人手机器人手部重点：✓掌握机器人手部分类✓掌握机器人夹持手部✓掌握机器人吸附式手部难点：✓机器人手部分类✓夹持手部✓吸附式手部关键字：✓手部、夹持手部、吸附式手部【本课内容相关资料】3.4机器人的手部机构人类的手是最灵活的肢体部分，能完成各种各样的动作和任务。

同样，机器人的手部是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。

机器人的手部也叫做末端执行器，它是装在机器人腕部上，直接抓握工件或执行作业的部件。

人的手有两种定义：一种是医学上把包括上臂、腕部在内的整体叫做手；另一种是把手掌和手指部分叫做手。

机器人的手部接近于后一种定义。

机器人的手部是最重要的执行机构，从功能和形态上看，它可分为工业机器人的手部和仿人机器人的手部。

目前，前者应用较多，也比较成熟。

工业机器人的手部是用来握持工件或工具的部件。

由于被握持工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态的不同，手部结构是多种多样的。

大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的。

3.4.1机器人手部的特点1.机器人手部的特点（1）手部与腕部相连处可拆卸手部与腕部有机械接口，也可能有电、气、液接头。

工业机器人作业对象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。

（2）手部是机器人末端执行器它可以像人手那样具有手指，也可以不具备手指；可以是类人的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机器人腕部上的喷漆枪、焊接工具等。

（3）手部的通用性比较差机器人手部通常是专用的装置，例如，一种手爪往往只能抓握一种或几种在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务。

2.机器人手部的性质机器人手部是—个独立的部件。

假如把腕部归属于手臂，那么机器人机械系统三大件就是机身、手臂和手部。

机器手爪结构

机器手爪结构

２．吸附类
(1)气吸式
气吸式手部是工业机器人常用的一种吸持工件的装置。它 由吸盘（一个或几个）、吸盘架及进排气系统组成，具有结构 简单、重量轻、使用方便可靠等优点。广泛应用于非金属材料 （如板材、纸张、玻璃等物体）或不可有剩磁的材料的吸附。
气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤，且对被 吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工件上与吸盘接触 部位光滑平整、清洁，被吸工件材质致密，没有透气空隙。
(1)夹钳式
夹钳式是工业机器人 最常用的一种手部形 式,一般夹钳式(见图213所示)由以下几部分 组成:
1)手指
2)传动机构 3)驱动装置 4)支架
(1)夹钳式
手指: 它是直接与工件
5接触的构件。手部松 开和夹紧工件，就是通 过手指的张开和闭合来 实现的。一般情况下， 机器人的手部只有两个 手指，少数有三个或多 个手指。它们的结构形 式常取决于被夹持工件 的形状和特性。
气吸式手部是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而 工作的。按形成压力差的方法，可分为真空气吸、气流负压气 吸、挤压排气负压气吸。
(1)气吸式
(2)磁吸式 磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电 后产生的磁力来吸附工件的，其应用较广。磁 吸式手部与气吸式手部相同，不会破坏被吸收 表面质量。磁吸收式手部比气吸收式手部优越 的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表 面粗糙度及通孔、沟槽等无特殊要求。
３.仿人机器人的手部
目前，大部分工业机器人的手部只有２个 手指，而且手指上一般没有关节。因此取料不 能适应物体外形的变化，不能使物体表面承受 比较均匀的夹持力，因此无法满足对复杂形状、 不同材质的物体实施夹持和操作。为了提高机 器人手部和手腕的操作能力、灵活性和快速反 应能力，使机器人能像人手一样进行各种复杂 的作业，就必须有一个运动灵活、动作多样的 灵巧手，即仿人手。

第二章2.1机器人末端操作器

第二章2.1机器人末端操作器

常见的另两种手部:
滚 动
轴
承
钢 板
座
电磁式吸盘
圈
气吸式吸盘
多
孔
齿 轮
钢 板
双吸头吸盘
多吸头吸盘
吸取瓦楞板
双吸头吸盘
双吸头架式吸盘 多吸头板式吸盘
2．电磁吸盘(1)：
►电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
►工作原理：
夹持工件：
►线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感 和启动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在 周围产生磁场）→吸附工件
4．自适应吸盘：
►结构特点：
该吸盘具有一个 球关节，使吸盘 能倾斜自如，适 应工件表面倾角 的变化。
5．异形吸盘：
►结构特点：
可用来吸附鸡蛋、 锥颈瓶等物件。 扩大了真空吸盘 在机器人上的应 用。
6．喷气式吸ห้องสมุดไป่ตู้：
► 工作原理：
压缩空气进入喷嘴后，利用伯努利效应，当压缩空气刚 进入时，由于喷嘴口逐渐缩小，致使气流速度逐渐增加。 当管路截面收缩到最小处时，气流速度达到临界速度， 然后喷嘴管路的截面逐渐增加，使与橡胶皮碗相连的吸 气口处，造成很高的气流速度而形成负压。
回转型图例：
压缩弹簧
拉伸弹簧
平动型图例：
平移型图例：
此时手部是张开还是合 拢？
4．按夹持原理分：
►手指式： 外夹式、内撑式、内外夹持式。 平移式、平动式、旋转式。 二指式、多指式。 单关节式、多关节式。
►吸盘式：
负压吸盘：真空式、喷气式、挤气式。 磁力吸盘：永磁吸盘、电磁吸盘。
2、齿形指面的指面刻有齿纹, 可增加夹持工件的磨擦力,以确 保夹紧牢靠, 多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。

工业机器人的机械结构

工业机器人的机械结构

其它行走机器人
其它行走机器人
可以普通行走； 在管内把脚向上方伸，用管端面上的三个点支撑移动； 骑在管子上沿轴向或圆周移动；
第七节 机器人机械设计的基 本要求及影响因素
提高机器人性能指标的基本要求
机构定位精度和重复精度的影响因素
提高机器人性能指标的基本要求
保证工作循环的要求
足式行走机构
足式行走机构有很大的适应性； 尤其适于在有障碍物的通道行走；
对行走机器人的一般要求
首先机器人能够面对一个物体自行重新定位； 行走机器人应能够绕过其运行轨道上的障碍物；
计算机视觉系统是提供上述能力的方法之一 能够支持机器人的重量并具有保持稳定的能力；
增加机器人移动机构的重量和刚性√ 进行实时计算和施加所需平衡力 灵活性
车轮式行走机器人
（（e）a）一（个b驱）动两系个统驱和动两轮个和转两向个轮自位轮 （（f）c全）部一轮个都驱装动有系转统向和机转构向轮
车轮式行走机器人
四个轮子全装有转向机 如果机构器，人任本何体向方前向倾都倒能行走、 时，车拐轮弯的；接地点变得比 行重走心时更行车靠轮走前旋和，转转所；以弯能是够相稳互独立 上定下站台立的阶时；臂回转；
工业机器人的机械结构
手部机构 机器人的行走能力 机器人机械设计的基本要求及影响因素
第五节 手部(末端执行器)机构
抓紧和握紧（吸附）工件或夹持专用工具
（如喷枪、扳手、焊枪）进行操作的部件，模 仿人手，装在手臂前端。
（1）夹钳式取料手
（2）吸附式取料手
（3）专用操作器及转换器 （4）仿生多指灵巧手
(二)手部的传动机构
向手指传递运动和动力，以实现夹紧和松开动 作。
根据手指开合的动作特点分为：回转型传动机 构和移动型传动机构。
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R、B、T传动轴两端的连接结构如图所示。
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
2. 手腕单元传动系统
手腕单元由B/T轴输入组件、B轴 减速摆动组件、T轴中间传动组件、 T轴减速输出组件，4个组件组成。 这四个组件安装在连接体1和摆动体 26中间。
各部分的结构如图所示。
任务实施
学习视频， 完成工作页内容
视频1
工业机器人技术与应用
任务一
项目三 工业机器人的机械系统
机器人手部结构
导入
什么是机器人的手部结构？ 机器人的手部在哪里？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 前驱RBR手腕结构 2 后驱RBR手腕结构
学习重点
机器人RBR手腕结构
知识准备
一、机器人的基本结构
六自由度机器人的运动关节包括：J1轴（又称腰回转S 轴），J2轴（下臂摆动L轴），J3轴（上臂摆动U轴），J4 轴（手腕回转R轴），J5轴（腕摆动B轴），J6轴（手回转 T轴）。
“前驱”是指B轴和T轴的驱动电机直 接安装在上臂前段的内腔中。
这种结构对于小型机器人，手部负载 较低，采用的驱动电机体积小，重量轻， 布置在上臂前端，不会使上臂的重量增加 很多，又能够缩短传动链，简化结构。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
前驱RBR手腕传动系统由B轴减速摆 动、T轴中间传动、T轴减速输出三个组件 构成，这三个组件可以整体安装、拆卸。
B、T轴驱动电机2、26安装在上臂前 段内腔中,通过同步皮带和同步带轮向后面 传动系统传输动力。件
B轴减速摆动组件由摆动体、输入轴、 输出轴、谐波减速器的刚轮、柔轮、谐波 发生器组成，可整体安装，然后用键和螺 栓将同步带轮固定在输入轴上，即可完成 该组件的安装。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
2. T轴中间传动组件
T轴中间传动组件用来连接T轴驱动电机和 T轴减速输出组件，并对摆动体进行辅助支撑。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
3. T轴减速输出组件
T轴减速输出组件谐波减速器的柔轮固定，刚 轮旋转，当锥齿轮通过输入轴带动谐波发生器旋 转时，推动刚轮旋转，由刚轮带动安装法兰旋转。 输入轴两端轴承分别支撑在摆动体端盖和输出轴 的座孔中。
J1轴是腰体相对于基座的转动，J2轴是下臂相对于腰 体的转动，J3轴是上臂相对于下臂的转动，上臂、下臂、 腰体、基座总称为机器人的机身。安装在上臂前端的J4、 J5、J6轴相关结构部件总称为机器人的手腕结构。
机器人的每一运动关节都需要有相应的电机驱动。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
“RBR”结构是指手腕回转轴R、腕摆 动轴B和手回转轴T。
视频2
主题讨论
讨论问题
前驱RBR手腕结构组成？ 后驱RBR手腕结构组成？
小结
完成本任务学习后，掌握了机器人前驱RBR手腕结构和 后驱RBR手腕结构组成为后续学习打下了基础。
谢谢观看
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
前驱与后驱的对比：
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
1. 上臂传动系统
如图所示，为了将上臂后段R、B、T轴驱 动电机的扭矩传递给前端的手腕单元，上臂前 段采用中空结构，B、T传动轴从其内部穿过。 后端通过安装法兰与上臂摆动体（上臂后段） 固定。上臂前端安装有R轴减速器，并且B、T 传动轴从中间穿过。
安装法兰上有定位孔、定位销、螺纹孔， 用于定位和安装机器人的末端执行器。
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
后驱RBR结构中，R轴、B轴、T轴的驱动 电机全部安装在上臂后段，如图中序号1部位 （R/B/T电动机），然后，通过上臂前段内部 的传动轴，将驱动力传递到上臂前端的手腕单 元上，利用手腕单元实现R、B、T轴旋转。